高性价比的电源适配器应用电路设计

2019-05-24 04:32字体:
  

  系统。主要有两类方案,即集成PWM控制器方案和分立PWM控制器方案。图1是集成PWM控制器的典型应用图,U1采用DIP-8,内部集成了PWM控制器和功率MOSFET。变压器输入侧电路包括:由X电容CX和共模电感L-COM组成的输入滤波电路,由BD组成的整流桥电路,由U1组成的控制及功率电路。变压器输出侧包括:二极管D10等组成的输出整流滤波电流;固定电压基准U2等组成的稳压。该方案由于功率器件和PWM器件集成在一个封装内,故集成度较高,但散热设计难。图2是分立PWM控制器方案,U1多采用SOIC-8或SOT23-6, 内部只含PWM控制器,功率器件Q1是MOSFET。其余外围电路与集成PWM控制器方案相同。

  以上两类方案的PWM控制器部分的共性是:多内置固定开关频率、斜波补偿、轻载时自动跳频、负载短路开路保护,这些都满足了5W~15W消费类电源系统的低成本、低待机能耗、高可靠性要求。以上两种方案及其拓展成的多数应用方案在DVD电源、电脑辅助电源、电池充电器、网络通讯设备领域等占有统治地位。

  无论是图1的集成PWM控制方式还是图2的分立PWM控制器,都只能与功率器件MOSFET配套使用,故成本较高;为了符合电磁兼容要求,其应用系统的输入部分还必须含有X电容和共模电感L-COM组成的输入滤波电路,成本也高。粗略估算,PWM控制(包括功率MOSFET)及输入滤波电路的成本是整个系统元件成本的35%,这些都不符合消费类电子低成本的趋势要求。

  因此,从PWM控制器的设计概念上寻求突破,同时最大程度地提高集成度,才能有效减少外围元件数,从而最终降低系统成本,这正是新推出的PWM控制器AP3710的方案设计思路。AP3710是一款射极驱动模式的PWM控制器芯片,启动时首先从驱动端OUT获得初始电流,供电源端VCC,系统开始工作。系统正常工作时,从变压器的辅助绕组获得足够的能量维持VCC电压。UVLO比较器确保了AP3710在一定的开启电压和关断电压区间内可靠运行。内置振荡器的频率固定,但开关频率在一定范围抖动,改善了系统EMI。斜波补偿功能提高了系统的稳定性。短路保护功能的实现方式是:当系统输出短路时,VCC端必将跌落至关断其门槛以下,此时芯片并不立即从启动,而是从通过放电模块将VA端的电位拉低,使AP3710的VCC端得不到能量供应,从而有效降低了系统短路时的输入功率。

  图4是AP3710的适配器方案原理图。AP3710(U1)的脉冲输出脚与三极管Q1的发射极直接相连,电网上电后,U1的OUT脚首先从Q1的发射极获得能量,实现启动。C6、R7和C5是环路补偿元件,再配合恒压元件U2实现对负载端电压的稳定性调节。整体方案具有最好的性能,诸如待机功率、 EMI、转换效率、动态特性等性能达到了高性能电源适配器的指标要求。另外,该方案的器件数量少,没有输入X电容及共模电感,Q1是低价格的晶体三极管,因而这是一种极高性价比的电源适配器方案。



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